Технические науки/5. Энергетика

Мехтиев А.Д., Акашев З.Т., Оганезов Э.С. Мищенко В.И , Югай В.В.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ В СИСТЕМАХ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

На сегодняшний день сложилась не простая ситуация с общемировым мировым ростом потребления энергии, который ежегодно увеличивается, из-за развития промышлености и роста городов, это обстоятельство напрямую влияет на загрязнение окружающей среды планеты и вызывает истощение ее минеральных ресурсов. Необходимо, так же учитывать сложившеюся острая ситуация на сегодняшний день, по масштабному сокращению выбросов СО₂ в атмосферу. Игнорируя все эти обстоятельства человечество, в недалеком будущем, может оказаться на пороге глобальной катастрофы. Что бы избежать столь ужасных последствий, необходимо уже сейчас уделить должное внимание развитию энергосберегающих технологий и их использованию в сфере энергетики. Это позволит обеспечить решения важных научных задач оптимального и рационального энергопотребления, а на практике реализоваться принцип сокращения потери энергии при ее производстве, транспортировке и в процессе потребления, а не увеличивать ее производство. Иными словами можно сказать, что рациональнее сократить потерю одного киловатт выработанной энергии, чем его выработать, особенно это обстоятельства касается систем теплоснабжения городов и населенных пунктов. Нет необходимости доказывать актуальность использования технологий энергосбережения в системах тепло и энергообеспечения жилых зданий и промышленных сооружений, так как они уже реализуется в различных устройствах повсеместно на практике. Львиная доля энергопотребления городов в зимний период ложиться на системы теплоснабжения.

На сегодняшний день в Казахстане системы теплоснабжения работают за счет сжигания на тепловых станциях каменного угля и нагрева воды, которая является теплопередающей средой и циркулирует в тепловых магистралях и обеспечивает работу приборов отопления жилых помещений. Теплоносителю приходиться преодолевать расстояния в десятки километров от тепловой станции до радиаторов отопления в жилых помещениях. Не трудно подчитать, что при значительной протяженности магистральных и внутриквартальных тепловых сетей и удаленности тепловой станции потери тепловой энергии с учетом утечек и неудовлетворительной тепловой изоляции трубопроводов может составлять 30-40%. Не маловажным фактором являются затраты электроэнергии на работу насосов с энергоемкими приводами, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя в системе и поддержание его рабочих параметров, а так же на преодоления гидравлического сопротивления разветвлённой и протяженной сети трубопроводов.

На кафедре «Технологии и системы связи» КарГТУ, разработан экспериментальный образец энергосберегающего радиатора (ЭР), работа которого основана на использовании внутренней энергии эффективного теплоносителя при минимальных затратах электроэнергии для обеспечения необходимых теплотехнических параметров. Основной целью внедрения автономного ЭР с эффективным теплоносителем в системы теплоснабжения, является возможность значительно сократить потребление электроэнергии на отопления жилых помещений. Необходимо отметить, что система теплоснабжения с ЭР для жилого помещения не имеет энергоёмкого электрокотла, системы трубопроводов и циркуляционного насоса. В качестве прибора отопления используется стандартные радиаторы с созданным вакуумом во внутренней полости, изготовленные из алюминия, чугуна или стали, что в принципе неважно, которые наполненные эффективным теплоносителем. В качестве источника для нагрева теплоносителя и его активизации, используется электронагреватель работающий от сети 220 В. Тогда у оппонентов возникает вопрос, разве эта система может быть экономична, ведь промышленностью серийно выпускаются различные типы электронагревателей, к примеру масленый электрорадиатор состоящий из 8 секций способен обогреть помещение примерно площадью 16 м², при это энергозатраты составят около 2 кВт/час. Но энергосберегающий радиатор при тех же рабочих теплотехнических параметрах потребляет 200 Вт. Вся эффективность работы системы кроется в активизации теплоносителя и получение тепловой мощности за счет использования внутренней энергии рабочего вещества. Конструктивно прибор отопления выполнен как обычный масленый радиатор, но внутри него не протекает нагретая вода, там создается вакуум и эффективный теплоноситель (кристаллообразное вещество), которое нагревается электротеном мощностью 200 Вт. Для повышения эффективности работы ЭР оснащается внешними и внутренними температурными датчиками, подключенными к термореле. Это конструктивное решение позволяет выполнять контроль температуры нагрева рабочих поверхностей ЭР по внешним и внутренним тепловым параметрам и обеспечивает его экономичный режим работы устройства. Внешний температурный датчик обеспечивает контроль температуры внутри помещения и не допускает ненужную работу при нормальной внутрикомнатной температуре, а внутренний контролирует нагрев теплоносителя и не допускает его перегрева. При этом рабочая температура такого прибора не превышает допустимые 80⁰ С, но остается способность обогревать одной секцией радиатора 2 м² жилого помещения при затратах электроэнергии до 0,05 кВт/час. Хочется отметить несколько положительных факторов повышающих показатели надежности работы ЭР, это отсутствие: циркулирующего под давлением рабочей жидкости; жёсткой привязки к системе трубопроводов; практически нулевая вероятности износа проточной части и возникновения утечки; отсутствие подвижных и вращающихся частей; циркуляционного насоса. Примерный ресурс работы данной системы составляет около 15-20 лет без дозаправки. Все эти обстоятельства позволяют построить позволяют разработать полностью автоматизированную интеллектуальную систему с низким энергопотреблением и высокой эффективностью работы.